题目内容
【题目】如图所示,在O点系着一细绳,细绳穿过小球B的通过直径的小孔,使B球能一直顺着绳子滑下来。在O点正下方有一直径为R的光滑弧形轨道,圆心位置恰好在O点,弧形轨道的最低点为O。在接近O处有另一小球A,令A、B两球同时开始无初速度释放。假如A球到达平衡位置时正好能够和B球相碰,A、B 球均可视为质点。则:
(1)B球与绳之间的摩擦力与B球重力大小之比是多少?
(2)比值的最小值为多少?
【答案】(1)
(n=0,1,2……) (2)
【解析】
圆弧轨道运动的小球A接近O运动,故可看做单摆模型
A球作简谐运动,由周期公式得A到O的时间为:
B球作匀变速运动从O到O的时间为,由题意得
,解得
对于小球B,由牛顿第二定律得:mg-f=ma
得
(n=0,1,2……)
(2)由
可知当n=0时,则比值最小,最小值为
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